质量管理与可靠性(苏秦)课件7

2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社第七章制造（服务）过程控制2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社第一节质量变异及变异特性2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社质量变异™在质量控制中，产品实际达到的质量特性值与规定的质量特性值之间发生的偏离称为质量变异或质量波动。™质量变异主要来自以下方面：™1)人(Man)：操作者的质量意识、技术水平、熟练程度、正确作业和身体素质的差别等。™2)机器(Machine)：机器设备、工夹具的精度和维护保养状况等。™3)材料(Material)：材料的化学成分、物理性能及外观质量的差别等。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社质量变异™4)方法(Method)：生产工艺、操作规程以及工艺装备选择的差别等。™5)测量（Measure）：测量方法的差别。™6)环境(Environment)：工作地的温度、湿度、照明、噪声以及清洁条件的差别等。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社质量变异的规律™质量变异可分为正常变异和异常变异两大类：（1）正常变异。正常变异又称随机变异，是由偶然因素引起的，这些因素在过程中始终存在，其原因不易识别。正常变异是可以预测但不可消除的变异。（2）异常变异。异常变异又称系统变异，它是由系统因素或称异常因素引起的，这些因素数目不多，对产品质量不经常起作用，但一旦出现了这类因素，就会使质量特性发生显著变化。这类因素是质量控制的主要对象。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程状态的模式™正常变异的过程状态称为统计控制状态，简称稳定状态；™有异常变异的过程状态称为非统计控制状态，简称失控状态；™过程状态处于统计控制状态且过程又能满足规定的要求，则称为受控状态。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程状态的模式™处于稳定状态下的过程应具备以下几个条件：™①原材料或上一过程半成品按照标准要求供应；™②本过程按作业标准实施，并应在影响过程质量各主要因素无异常的条件下进行；™③过程完成后，产品检测按标准要求进行。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社质量控制中的数据™质量管理中的数据可以分成两大类：计量值数据和记数值数据。™产品质量数据的变异一般表现为分散性和集中性两种基本特性。™质量数据有两类常用的统计特征：一类是表示数据集中性的特征数，如平均值、中位数等；另一类是表示数据分散程度的特征数，如极差、标准差等。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社第二节过程能力分析2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程能力™过程能力（ProcessCapability）是指处于稳定状态下的过程满足质量要求的能力。™过程满足质量要求的能力主要表现在以下两方面：①质量是否稳定，②质量精度是否足够。™在只有偶然因素影响的稳定状态下，质量数据近似地服从正态分布N（μ，σ2）。™由概率理论可知，当分布范围取为μ±3σ时，产品质量合格的概率可达99.73%，废品率仅为0.27%2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程能力™因此以±3σ，即6σ为标准来衡量过程的能力是具有足够的精确度和良好的经济性的。™在实际计算中就用6σ的变异范围来定量描述过程能力。记过程能力为B，则过程能力B=6σ。™6σ数值越小，说明质量特性值变异范围越小，过程能力越强；6σ数值越大，质量特性值变异范围越大，过程能力越弱。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程能力6σ过程能力2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程能力指数™过程能力指数表示过程能力对过程质量标准的满足程度。™过程质量标准是指过程必须达到的质量要求，通常用标准、公差、允许范围等来衡量，一般用符号T表示。™质量标准T与过程能力B之比值，称为过程能力指数，记为Cp。™过程能力指数越大，说明过程能力越能满足质量要求，甚至有一定的能力储备。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程能力指数™给定双侧标准，质量分布中心μ与标准中心M相重合™Cp==≈T——标准范围σ——总体标准偏差；S——样本标准偏差；Tu——质量标准的上限值；Tl——质量标准的下限值。σ6Tσ6luTT−STTlu6−2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程能力指数™给定双侧标准，质量分布中心与标准中心不重合™Cpk=（1-k）Cp=ε—绝对偏移量ε=∣M-∣；M—标准中心，M=（TU+TL）/2;μ—实际分布中心；k—相对偏移量，k=ε/（T/2）ST62ε−2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程能力指数™单侧标准的情况只规定上限时Cp=只规定下限时Cp=SxTTUU33−≈−σμSTxTLL33−≈−σμ2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程不合格品率的计算™当过程的质量特性呈正态分布时，过程能力指数对应于一定的不合格品率。™分布中心与标准中心重合的情况若以PU表示质量特性值超出标准上限而造成的不合格品率，则t为标准正态分布值2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程不合格品率的计算™若以PL表示质量特性值超出标准下限而造成的不合格品率，则同理可得：PL＝1-φ(3Cp)™总不合格品率为：P=PU+PL=2[1-φ(3Cp)]=2φ(-3Cp)2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程不合格品率的计算™分布中心与标准中心不重合的情况1）分布中心向标准上限偏移时，总不合格品率为：P=PU+PL=2-φ[3Cp(1-k)]-φ[3Cp(1+k)]2）分布中心向标准下限偏移时，总不合格品率为：P=PU+PL=2-φ[3Cp(1+k)]-φ[3Cp(1-k)]2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程能力的分析™当过程能力指数求出后，就可以对过程能力是否充分做出分析和判定。即判断Cp值在多少时，才能满足质量要求。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社过程性能指数™长期过程能力指数也称过程性能指数（ProcessPerformanceIndex），用PP、PPK表示，它反映长期过程能力满足技术要求的程度。™当总体分布中心和标准分布中心无偏移时，应计算无偏移的过程性能指数PPPP=T/（6S），式中S=()12−−∑nXX2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社™给定单侧上限标准时，无偏移上单侧过程性能指数™给定单侧下限标准时，无偏移下单侧过程性能指数™有偏移过程性能指数定义为，可以证明它等价于：2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社™过程性能指数与过程能力指数的区别™过程性能指数反映的是当前的过程能力满足技术要求的程度，并不考虑过程的稳定与否。™过程能力指数是在对过程的稳定性确认后计算的指标，因此它反映的是一种理想状态下的质量状况。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社第三节过程控制图2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社控制图概述™控制图是美国贝尔通信研究所的休哈特（WalterStewhart）博士于1924年首先推出的，是用来监视、控制质量特性值随时间推移而发生变异的图表。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社控制图概述™控制图的横坐标表示时间或按时间顺序抽样的样本编号，通常称为子组号。纵坐标表示质量特性值或质量特性的统计量（如子组平均值、子组极差R或标准差S）。™控制图就是给定的子组特性值与子组号对应的一种图形，它包含一条中心线（CL），通常为所考察数据的平均值。还包含由统计方法确定的两条控制界限，一般用虚线表示，位于中心线上侧的称为上控制限UCL(UpperControlLimit)，位于中心线下侧的称为下控制限LCL(lowerControlLimit)2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社控制图的统计原理™3σ原理™常规控制图的控制界限分别位于中心线两侧的3σ距离处。其中σ为所点绘统计量的总体组内标准差。组内变异是用来度量随机变差的，σ可用子组标准差或子组极差的适当倍数进行估计。3σ控制限表明，若过程处于统计控制状态，则大约有99.73%的子组值将落在控制界限之内。也就是说，当过程受控时，大约有0.27%的风险，描点会落在控制界限之外。™由于描点超出控制限确实是由偶然事件引起的而非真实信号的可能性很小，因此当一个点超出控制限时，就应采取某种行动，故３σ控制限有时也称“行动限”。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社控制图的统计原理™两类错误™第一种错误称作第一类错误。这是当所涉及的过程仍然处于受控状态，但有某点由于偶然原因落在控制限之外，而得出过程失控的结论时所发生的错误。此类错误将导致对本不存在的问题去寻找原因而增加无谓的费用。出现这类错误的概率称为第Ⅰ类风险，记作α。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社控制图的统计原理™第二种错误称作第二类错误。当所涉及的过程失控，但所产生的点由于偶然原因仍落在控制限之内，而得出过程仍处于受控状态的错误结论。此时由于未检出不合格品的增加而造成损失。第二类错误的风险是以下三项因素的函数：控制限的间隔宽度、过程失控的程度以及子组大小。上述三项因素的性质决定了对于第二类错误的风险大小只能做出一般估计。出现这类错误的概率称为第Ⅱ类风险，记作β。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社控制图的统计原理™常规控制图只考虑了第一类错误，对于３σ控制限而言，发生这类错误的可能性为0.27%。由于在给定情形下，对于第二类错误的损失做出有意义的估计是不实际的，故采用３σ控制限，并将注意力集中于控制和改进过程本身的性能是适宜可行的。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社控制图的统计原理™控制图的种类2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社建立控制图之前的预备工作™质量特性的选择™选择控制方案的质量特性时，首先应选择那些对产品或服务的质量有决定性影响的特性，可以是所提供服务的特征，或者是所用材料或产品零部件的特征，也可以是提供给购买者的成品的特征。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社建立控制图之前的预备工作™控制图的选择™1）首先应根据所控制质量特性数据的性质来选择控制图；™2）均值控制图比单值控制图有较高的检出力。™3）均值控制图比单值控制图应用范围广。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社建立控制图之前的预备工作™4）单值控制图比均值控制图所需样本容量小，经济性好，适用于质量均匀、检验费用高的过程。™5）S控制图和极差R控制图均反映质量数据差异程度的变化，极差图计算方便，但不如S图反映过程变异精确™6）当质量特性的数据为记件值时应选择p控制图或pn控制图，数据为记点值时应选择c控制图或u控制图。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社建立控制图之前的预备工作™合理子组的选择™控制图的基础是休哈特关于将观测值划分为所谓“合理于组”的中心思想,即将所考察的观测值划分为一些子组，使得组内变差可认为仅由偶然原因造成，而组间的任何差异可以是由控制图欲检测的可查明原因造成。2009-4-13苏秦主编《质量管理与可靠性》机械工业出版社建立控制图之前的预备工作™在尽可能的范围内，应保持子组大小n不变，以避免繁琐的计算和解释。当然，常规控制图原理对于n变化的情形也同样适用。™关于子组频数或子组大小，无法制定通用的规则。子组频数可能决定于取样和分析样本的费用，而子组大小则可能决定于一些实际的考虑。2009-4-13苏秦